CC BY
45
УДК 622.258:622.232.83
Овсейчук Василий Афанасьевич
Ovseichuk Vasily
Алексеев Олег Николаевич
Alekseyev Oleg
ПРЕДОХРАНЕНИЕ ГОРНОРАБОЧЕГО ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ ОТ РАДИОАКТИВНОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УРАНОВЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
PROTECTION OF SLANTING FACE MINER AGAINST RADIOACTIVE IRRADIATION DURING URANIUM DEPOSIT EXPLORATION
Изложен способ защиты горнорабочего очи- The article represents a method of protection of стного забоя от гамма-излучения на базе исполь- slanting face miner against gamma radiation on basis зования принципа экранирования of screening
Ключевые слова: урановые месторождения, радиоак- Key words: uranium deposits, radioactive irradiation, pro-
тивное облучение, защита, погрузодоставочная ма- tection, loader
шина
При разработке урановых месторождений забойные рабочие подвергаются прямому радиоактивному воздействию, что является одним из наиболее значимых факторов негативного воздействия на организм человека. Рабочие, занимающиеся добычей урановых руд, большую часть своего рабочего времени проводят в непосредственном контакте с радиоактивными рудами: в монолите пород и в отбитой горнорудной массе.
Суммарное радиоактивное излучение урановых руд состоит из трех составляющих: альфа-излучение урана - поток электронов, бетта-излучение урана - поток нейтронов и гамма-излучение радия - мощное коротковолновое излучение. Наиболее опасным является
третий вид излучения, который обладает большой проникающей способностью. Первые два вида излучения довольно легко блокировать с помощью спецодежды горнорабочего. Защита же от гамма-излучения требует специальных методов. При длительном контакте с радиоактивными рудами рабочие очистного забоя постепенно набирают значительную дозу облучения. Чтобы минимизировать отрицательное влияние этого фактора на здоровье человека на горных работах с урановыми рудами существует дозиметрический контроль. С помощью специальных приборов - портативных индивидуальных дозиметров контролируется уровень облучения работников и после достижения определенной величины накоп-
ленной энергии такие люди переводятся на работы, не связанные с непосредственным контактом с радиоактивными рудами.
Такая ротация забойных рабочих, кроме непосредственного вреда здоровью работников, имеет и другой негатив - бригады, адоптированные к условиям работы в данном эксплуатационном блоке, показывают высокие показатели производительности труда, при переводе же на работы, не связанные с процессом добычи, эти люди вынуждены осваивать другие профессии. Все это приводит к нарушению рабочего ритма, снижению производственных показателей в целом предприятия.
Поэтому при разработке богатых по содержанию урана руд возникает проблема защиты организма человека от негативного воздействия радиации. При создании такой защиты квалифицированные очистные бригады смогут значительно большее количество времени эффективно работать по добыче урана.
На ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО) были начаты работы по созданию эффективной защиты от проникающего гамма-излучения при добыче урановых руд.
В процессе рабочего цикла: бурение, проветривание и отгрузка взорванной горнорудной массы наибольшее количество времени забойный рабочий проводит отгружая из забоя отбитую руду. Оператор современной погрузо-доставочной машины (ПДМ) типа ПД-2Э, Microscoop 100 находится в специальной кабине, которая защищает его от падения кусков породы с кровли выработки и теоретически должна в некоторой степени защищать и от проникающего излучения. Но так ли это? Перед исследователями была поставлена задача -проверить степень защиты оператора ПДМ собственно машиной и разработать дополнительные меры защиты от радиации.
Установлено, что наиболее уязвимыми воздействию гамма-излучения частями тела человека являются костный мозг позвоночника и гениталии (ганады). Поэтому эти части тела должны быть хорошо защищены.
В процессе работ, проведенных на урановых рудниках ППГХО, установлена зависимость интенсивности излучения от расстояния между источником и кабиной ПДМ, где располагается оператор, для различных защитных материалов (рис. 1).
1 2 3 4 5 6
Расстояние от источника излучения до кабины ПДМ, м
Рис. 1 . Зависимость интенсивности излучения от расстояния между источником и кабиной ПДМ:
1 - без защиты, 0; 2 - сталь - З ГОСТ 380-88 б = 5 мм; 3 - просвинцованная резина толщиной 3 мм; 4 - просвинцованная резина толщиной 6 мм; 5 - просвинцованная резина толщиной 9 мм
Как видно из рис. 1, наиболее эффективным материалом можно считать просвинцо-ванную резину толщиной 9 мм, который позволяет уменьшить интенсивность облучения в 1,6...1,7 раза при расстоянии в 1,3 м от ковша, наполненного рудой, до центра сидения.
Наиболее значимое снижение интенсивности облучения в ПДМ, оборудованной защитой, получено на высоких содержаниях урана в выработке (точки 1.17). По мере уменьшения содержания урана в рудах коэффициент снижения интенсивности падает (точки 25.31).
Коэффициент снижения дозы излучения телом человека, погрузодоставочной машиной, свинцовым листом толщиной 10 мм и совместно ПДМ и защитой из свинцового листа представлены на рис. 3.
Проведенные исследования показали, что тело человека снижает коэффициент излучения в 1,3 раза; погрузодоставочная машина - в
Дальнейшие исследования показали, что более эффективным для защиты является использование свинцового листа толщиной около 10 мм. Результаты этих исследований представлены на рис. 2.
среднем в 2,27 раза; защита из свинцового листа толщиной 10 мм в среднем в 2,16 раза и совместно ПДМ и защита в среднем в 4,91 раза.
Таким образом, применение защиты из корпуса ПДМ и встроенного свинцового листа толщиной 10 мм позволяет значительно снизить облучение оператора ПДМ.
Защита кабины ПДМ от гамма-излучения представляет собой единую конструкцию из свинцового листа толщиной 10 мм, накладываемую на кресло оператора ПДМ типа ПД-2Э и повторяющую его контуры с дополнительными бортами и войлочным утеплителем (рис. 4).
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Номера точек измерения
Рис. 2. Уровень радиации в блоке 5-704:
1 - в очистной выработке; 2 - в ПДМ без защиты;
3 - в ПДМ с защитой из свинцового листа толщиной 10 мм
47
о '
На
Ч
К
І5
О
Ь
п
s
£3
со о Ч о 2
о
^ 1
ю
я
с
д
V
и
>
ЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ
3 5
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Точки измерения
1
2
3
4
1
7
Рис. 3. Кратность ослабления дозы излучения:
1 - телом человека; 2 - ПДМ; 3 - защитой из свинцового листа толщиной 10 мм; 4 - ПДМ с защитой из свинцового листа толщиной 10 мм
Рис. 4. Общий вид кресла оператора ПДМ, обшитого свинцовым листом
Параметры защиты кресла оператора ПДМ, мм:
- высота спинки - 515;
- высота бортов - 225;
- ширина сиденья - 450;
- глубина сиденья - 410.
Масса конструкции - 59 кг.
Для повышения степени защиты таза оператора предлагается установить свинцовый экран толщиной 10 мм размером 500x500 мм напротив сиденья оператора за панелью управления, а для улучшения защиты позвоночника - увеличить высоту спинки кресла до 600 мм так, чтобы не ухудшить обзор оператору сзади.
Связь между мощностью дозы облучения в центральной точке сидения оператора ПДМ и содержанием урана в бортах очистной выработки можно представить в виде
О = к * Сэфф , (1)
где О - мощность дозы облучения в центральной точке сидения оператора ПДМ, мкЗв/ч;
к - эмпирический коэффициент, связывающий содер-
жания урана в бортах, кровле, подошве очистной выработки и отбитой руде в ковше ПДМ и равный мощности облучения в центральной точке кресла ПДМ, к = 198 мкЗв/ч, или 0,19в млЗв/ч;
Сэфф - эффективное суммарное содержание урана в бортах, кровле, подошве очистной выработки и отбитой руде в ковше ПДМ, воздействующее на организм человека, %.
Исходя из вклада каждого источника излучения (см. рис. 1, кривая 1), Сэфф может быть представлено выражением
Сср = Слб*0,59 + Спб*0,23 + Скр*0,25 + Ско*0,64 + Спод*0,84, (2)
где Слб - содержание урана в левом борту очистной выработки, %;
Спб - содержание урана в правом борту, %;
Скр - содержание урана в кровле, %;
Ско - содержание урана в ковше ПДМ, %;
Спод - содержание урана в подошве выработки, %.
Расстояния от центра сидения оператора ПДМ до излучающих поверхностей очистной выработки (левый борт - 1,45 м; правый борт -2,45 м; почва - 0,7 м; кровля - 2,3 м) и ковша с отбитой рудой - 1,3 м приведены на рис. 5.
ншті
Рис. 5. Расстояния от центра сидения оператора ПДМ ПД-2Э до излучающих участков очистной выработки и центра ковша
Таким образом, подставляя в уравнение фактические значения содержания урана в бортах, кровле, почве и в ковше, получим эффективное суммарное содержание урана, воздействующее на организм оператора ПДМ.
Используя результаты исследований по снижению интенсивности гамма-излучения ПДМ с установленной защитой, можно определить область применения защиты, исходя из содержания урана в балансовых рудах.
Согласно требованиям НРБ-99, максимальная годовая доза облучения персонала (ргод) не должна превышать 50 млЗв. Рассчитываем максимально высокое содержание в эксплуатационном блоке, при котором забой -ный рабочий может без вреда для здоровья работать весь год, %:
Стах = йгод /1536/^*4,9/2,55, (3)
где 1536 - количество часов в году, которое забойный рабочий находится на рабочем
месте в забое;
4,9 - коэффициент снижения дозы облучения оператора ПДМ с установленной защитой;
2,55 - суммарный коэффициент, учитывающий общий вклад всех источников излучения.
Исходя из расчета максимально безо-
1. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. - М.: Минздрав России, 1999. - 187 с.
2. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ - 99.
Коротко об авторах_________________________________
Овсейчук В.А., д-р техн. наук, профессор, Читинский государственный университет (ЧитГУ), ведущий научный сотрудник Читинского института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН [email protected]
Научные интересы: геология, геотехнология урановых месторождений, охрана окружающей среды, радиационная безопасность
Алексеев О.Н., аспирант, Читинский государственный университет (ЧитГУ) служ. тел. 8-302-45-30-2-32
Научные интересы: горное машиностроение, радиационная безопасность
пасного содержания по эксплуатационному блоку, запасы с содержанием урана до 0,315 %, составляющие 70 % запасов месторождений Стрельцовского рудного поля, могут отрабатываться без всякого ограничения по условиям радиационной безопасности при использовании защиты, установленной на кресло ПДМ.
_________________________________Литература
- М.: Минздрав России, 2000. - 201 с.
3. Санитарные правила эксплуатации урановых рудников. - М.: Минздрав СССР, 1986. -165 с.
__________________________Briefly about authors
Ovseichuk V., Dr. Sc. (Engineering), Full Professor, Chita State University (ChSU), leading researcher of Chita Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology, SB RAS
Scientific interests: geology, geotechnology of uranium deposits, environment protection, radiation safety
Alekseyev O., graduate, Chita State University (ChSU)
Scientific interests, mining mechanical engineering, radiation safety
